发动机与传动系统的优化匹配设计
评定汽车燃料经济性的指标，一般为汽车百公路油耗量（L/100Km）或每吨载重量百公里油耗率（L/t·100Km）。
1、为了评定和衡量汽车的燃料经济特性，汽车制造长必须通过汽车行驶试验，对汽车的燃料消耗量进行测定。这种试验有的是在汽车试验场上进行的，也属于汽车定型试验和质量检测中的一个组成内容。其中包括：
（1）汽车每公里等速行驶油耗量试验
（2）汽车六工况行驶燃油耗测定试验
（3）汽车在综合路面上行驶使用燃油测定试验
（4）汽车在特定路面上行驶的燃油测定试验（为山区、丘陵）
详见国家标准GB1334-77。
标准中规定了严格的试验条件，如对汽车的载重量、汽车的技术状况、道路条件、试
验方法等。其中等速百公里油耗试验是汽车在平坦的直线路面上用最高档，车速从20公里/小时开始，然后以每10公里/小时递升，直至最高车速的80%，一般载重车即以20、30、40、50、60及70公里/小时的六种车速，以等速通过500米的测量段，每种车速往返两次，取燃油消耗量的平均值。
车型
发动机型号
车速（Km/h）直接档、不拖挂
整车总重
（kg）
20
30
40
50
60
70
19.5
19.9
21.1
22.6
24.5
27.2
9300
11.0
11.7
13.0
14.9
17.6
9300
10.9
11.8
13.0
14.9
16.4
17.0
9300
9.4
10.4
11.6
13.0
14.6
16.1
9300
12.9
13.0
13.7
15.0
16.7
18.7
11000
12.0
12.3
13.5
15.0
17.1
19.4
9300
12.3
12.8
14.0
15.7
18.2
21.4
14000
12.3
12.7
14.5
16.7
19.5
14000
六工况试验的规范可见标准JB3352-83。
上述试验是必要的，它可以充分的技术理论为依据，可以对汽车的燃料经济特性提供可靠的基础，以便分析和评定。在汽车制造厂推出的介绍产品的资料中，对各种车型的百公里油耗也提供了明确的数据，这些数据也是从上述试验结果中摘取的，例如某汽车在综合路面上的百公里油耗为22L/100Km，其中未注明行驶速度的均为50Km/h等速行驶为根据。但是必须指出：实际使用中，由用户反映和提供的燃料消耗量与上述试验所得数据和资料中所表面的数据往往存在较大差距，这说明燃料经济性的问题是由很多使用条件和复杂因素组成的。
2、汽车万有特性曲线的建立。
为了建立汽车万有特性，必须采用下列关系式：
（1）车速与发动机转速的关系。
上述r及io对某一车辆而言，是已经确定不变的。所以其变数是和，即车速是由变速箱挡位和发动机转速n两个参数组成的。因此可以把各挡车速、……与发动机转速n同时注在发动机万有特性曲线的横坐标上。见4-1a及4-1b。
（2）发动机汽缸平均有效压力Pe（指使用平均有效压力）与汽车驱动力Pk的关系式。
a、因为=
式中：Ne为汽车发动机功率（Kw）
Pe气缸平均有效压力（Kpa）
V为发动机排量（m3）
n为发动机转速（r/min）
b、汽车行驶中需要的驱动功率：
（Kw）
（注：1Kw=1000Nm/s=3600N·km/h）
式中：Pk为汽车行驶驱动力（N）
      Va为车速（Km/h）
c、功率平衡式为：
为汽车传动系机械功率，设直接挡=0.92，其余各挡为0.90）代入：
  得：
即：
或：
对某一汽车而言，、、及r为已知，设常数A=, 则或
即汽缸平均有效压力Pe与行驶驱动力Pk之间只存在变速箱挡位的关系，即1Kpa发动机汽缸平均有效压力Pe在不同挡位能产生ik/A的汽车驱动力Pk（N）。
所以，把发动机的平均有效压力Pe与各挡行驶驱动力Pk之间建立了联系，从而可以在发动机万有特性曲线的纵坐标上，以Pk1、Pk2……Pk5分别代表一挡、二挡……五挡的行驶驱动力来代替Pe，这样发动机的万有特性曲线就转化成汽车万有特性曲线了，只是横坐标对应的是不同挡位的车速Va1、Va2……Va5，而纵坐标对应的是不同挡位的驱动力Pk1、Pk2……Pk5，也可代表行驶阻力F，以上关系可知，驱动力Pk和车速Va是沟通汽车运行参数与发动机工况之间的桥梁。见图4-1a及4-1b。
现以EQ153 8吨车为例，上述A值计算如下：
因而：
     
     
     
     
     
     
     
     
     
把上述Pk值反映在汽车万有特性曲线的各挡纵坐标上。
图4-1就是由发动机万有特性图转换成的汽车万有特性图。不过，在变速箱不同挡位上，汽车万有特性曲线坐标的定量是不同的，在一挡行驶，就要以Va1－Pk1坐标轴定位；……；在五挡行驶就要以Va5－Pk5坐标轴定位。汽车万有特性图为分析汽车在行驶中的燃料经济性提供了依据。
3、汽车百公里油耗与发动机比油耗率之间关系。汽车百公里油耗
式中：·为发动机每小时燃油消耗量（
    ·为相应的发动机比燃油耗率（
    ·（车速）=
代入得：
           
设常数B=  则
现以EQ153 8吨车为例，
根据上述公式分析，当一台汽车的主传动比确定以后，汽车百公里油耗主要取决于三个参数，即变速箱使用挡位ik，发动机汽缸平均有效压力Pe及相应的发动机比燃油耗率ge，只有当这三个参数的乘积处于最小值时，汽车才能达到最小的百公里油耗。如果仅仅使发动机处于最小的比油耗率，而其他两个参数不合理，则汽车百公里油耗不可能出现最佳状态。此外，汽缸平均有效压力Pe可以用油门开度来代表（从关系式和试验可以看出，当发动机转速不变，扭矩或汽缸平均有效压力是随着油门逐渐开启而上升的），所以除了发动机具有良好的经济性能之外，汽车在行驶中必须合理选择变诉箱挡位和油门开度，否则汽车并不会获得良好的燃料经济性能，这一概念对有经验的驾驶员来说是完全理解的。
4、汽车行驶阻力曲线在汽车万有特性图上的显示和分析。
如果把各挡的汽车行驶阻力曲线（包括道路滚动阻力和空气阻力）按不同挡位的Va－Pk为坐标，画在汽车万有汽车特性图上，则曲线通过的部位就是汽车行驶中所经过的发动机工况，就可从图上直接获得，Pe、ge及Ik的值，从而可以计算出汽车在该工况下的百公里油耗。
表4-1是以某汽车为例，在各挡位下车速Va和道路阻力F的计算结果，图4-1a中的F1、F2、F3、F4和F5曲线就是各挡行驶下的阻力曲线。阻力曲线越接近发动机最低比油耗区，则汽车行驶中的燃料经济性越好，因此图4-1可使汽车在行驶中所出现的经济特性一目了然。
表4-1          各挡车速和路阻一览表（平道行使不加速）
汽车节油产品
发动机转速
（r/min）
各挡车速（Km/h）及道路阻力（N）
一挡
二挡
三挡
四挡
五挡
车速
Va1
路阻
F1
车速
Va2
路阻
F2
车速
Va3
路阻
F3
车速
Va4
路阻
F4
车速
Va5
路阻
F5
1000
4.8
1375
8.2
1381
14.4
1399
21.6
1434
31.2
1501
1200
5.7
1376
9.9
1385
17.3
1412
25.9
1461
37.4
1558
1400
6.7
1378
11.5
1390
20.1
1426
30.3
1494
43.7
1625
1600
7.6
1380
13.2
1395
23.0
1442
34.6
1531
49.9
1702
1800
8.6
1382
14.8
1401
25.9
1461
38.9
1573
56.1
1790
2000
9.5
1384
16.5
1408
28.8
1482
43.2
1620
62.4
1888
2200
10.5
1387
18.1
1416
31.6
1505
47.2
1672
68.6
1997
2400
11.4
1389
19.8
1424
34.5
1530
51.9
1729
74.8
2115
2600
12.4
1392
21.4
1433
37.4
1558
56.2
1792
81.1
2244
2700
12.9
1394
22.3
1438
38.8
1572
58.4
1824
84.2
2313
2900
13.8
1397
23.9
1448
41.7
1603
62.7
1894
90.4
2457
上述表中，道路阻力=道路滚动阻力+空气阻力
即：F=
式中：     
（可见“汽车动机计算”一章）
现汽车用五挡行驶，行驶阻力曲线为F5，见图4-1a，当车速为68.6Km/h，这是发动机转速为2200r/min，阻力曲线F5上的A点就是汽车行驶中的发动机公况点，该点所处的Pe经计算为382.4Kpa（见Pk与Pe的关系式）（见纵坐标），ge为241g/Kw·h（见等比油耗率曲线在238与244之间），五挡时的Ik=1，则百公里油耗g100计算如下：